1.一种隧道揭煤安全岩墙临界厚度计算方法,其特征在于,包括以下步骤:构建岩墙模型;基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到所述极限平衡区宽度的计算公式;基于所述计算公式,根据煤层参数确定所述极限平衡区宽度的数值;基于瓦斯压力和爆破扰动,根据极限平衡区宽度的数值确定揭煤爆破预留岩墙的厚度;所述基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到所述极限平衡区宽度的计算公式,包括:根据所述极限平衡理论和所述掌子面前方应力分布特征确定极限平衡区单元体受力状态;根据所述极限平衡区单元体受力状态确定单元体处于极限平衡状态时x轴方向的受力方程;所述受力方程为:其中,σ x 为水平应力;σ z 为垂直应力, 为岩石的内摩擦角,c为岩石的粘聚力;h为隧道的开挖高度,dx为单元体宽度;所述基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到所述极限平衡区宽度的计算公式,包括:根据所述极限平衡区单元体受力状态确定岩墙中的应力平衡方程;所述应力平衡方程为:其中,τ xz 为xz平面方向的剪应力;在煤层和所述极限平衡区的交界处,满足:σ x =βσ z =βKγH;所述基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到平衡区宽度的计算公式包括:根据所述受力方程和所述应力平衡方程确定垂直应力方程;所述垂直应力方程为其中,β为侧压系数,x为极限平衡区内任一点到掌子面前方岩壁的距离;所述基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到所述极限平衡区宽度的计算公式,包括:考虑煤层倾角、煤层瓦斯压力和边界条件确定所述极限平衡区宽度的计算公式;所述极限平衡区宽度的计算公式:其中,σ x =βσ z =βKγH,α为煤层倾角,P为煤层瓦斯压力,K为应力集中系数;γ为隧道上覆地层平均容重,H为掌子面埋深;所述边界条件为σ z =KγH+Pcosα。
2.根据权利要求1所述的隧道揭煤安全岩墙临界厚度计算方法,其特征在于,所述岩墙模型中岩墙的顶部和底部均受垂直地应力作用,所述岩墙为所述岩墙模型的顶部约束和底部约束。
3.根据权利要求1所述的隧道揭煤安全岩墙临界厚度计算方法,其特征在于,所述极限平衡区宽度的影响因素包括:隧道开挖高度、隧道上覆地层的平均容重、隧道掌子面埋深、应力集中系数、岩石内摩擦角和黏聚力、煤层倾角和瓦斯压力。
4.根据权利要求1所述的隧道揭煤安全岩墙临界厚度计算方法,其特征在于,所述煤层参数包括:煤层倾角、瓦斯压力、炭质泥岩的内摩擦角、黏聚力、抗压强度。
5.一种隧道揭煤安全岩墙临界厚度计算系统,其特征在于,包括:构建模块,用于构建岩墙模型;第一计算模块,用于基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到所述极限平衡区宽度的计算公式;确定模块,用于基于所述计算公式,根据煤层参数确定所述极限平衡区宽度的数值;第二计算模块,用于基于瓦斯压力和爆破扰动,根据极限平衡区宽度的数值确定揭煤爆破预留岩墙的厚度;所述基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到所述极限平衡区宽度的计算公式,包括:根据所述极限平衡理论和所述掌子面前方应力分布特征确定极限平衡区单元体受力状态;根据所述极限平衡区单元体受力状态确定单元体处于极限平衡状态时x轴方向的受力方程;所述受力方程为:其中,σ x 为水平应力;σ z 为垂直应力, 为岩石的内摩擦角,c为岩石的粘聚力;h为隧道的开挖高度,dx为单元体宽度;所述基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到所述极限平衡区宽度的计算公式,包括:根据所述极限平衡区单元体受力状态确定岩墙中的应力平衡方程;所述应力平衡方程为:其中,τ xz 为xz平面方向的剪应力;在煤层和所述极限平衡区的交界处,满足:σ x =βσ z =βKγH;所述基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到平衡区宽度的计算公式包括:根据所述受力方程和所述应力平衡方程确定垂直应力方程;所述垂直应力方程为其中,β为侧压系数,x为极限平衡区内任一点到掌子面前方岩壁的距离;所述基于极限平衡理论,根据掌子面前方应力分布特征和极限平衡区宽度的影响因素得到所述极限平衡区宽度的计算公式,包括:考虑煤层倾角、煤层瓦斯压力和边界条件确定所述极限平衡区宽度的计算公式;所述极限平衡区宽度的计算公式:其中,σ x =βσ z =βKγH,α为煤层倾角,P为煤层瓦斯压力,K为应力集中系数;γ为隧道上覆地层平均容重,H为掌子面埋深;所述边界条件为σ z =KγH+Pcosα。